無核密度儀在機(jī)場(chǎng)瀝青道面施工質(zhì)量檢測(cè)中的應(yīng)用研究

蔡唐濤

摘要：通過使用無核密度儀對(duì)壓實(shí)狀況進(jìn)行評(píng)價(jià)的實(shí)際案例，研究了機(jī)場(chǎng)跑道碾壓施工工藝、密度分布規(guī)律和溫度變化規(guī)律。根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)得到了碾壓遍數(shù)與密度和溫度、溫度與壓實(shí)效果的相關(guān)關(guān)系，以及同一斷面不同位置的壓實(shí)情況，研究結(jié)論可為同類型施工提供借鑒。

關(guān)鍵詞：無核密度儀；壓實(shí)度檢測(cè)；碾壓遍數(shù)；碾壓溫度

中圖分類號(hào)：U416.217文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

0引言

無核密度儀在中國道路施工中的應(yīng)用也是最近幾年才開始的，因此對(duì)無核密度儀的技術(shù)性能與操作等方面尚沒有全面、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)难芯?，更缺乏基于中國特殊的環(huán)境條件、原材料、施工方式的探索，只局限于在國外研究基礎(chǔ)上進(jìn)行測(cè)試使用[14]。

國內(nèi)部分科研工作者對(duì)無核密度儀也進(jìn)行相關(guān)研究，其中張爭奇等采用PQI301快速無損地定量檢測(cè)瀝青混凝土路面的密度變化情況，對(duì)施工質(zhì)量進(jìn)行動(dòng)態(tài)控制和評(píng)估，分析了瀝青混凝土路面在橫向和縱向的非均勻性及其原因。肖立波通過使用2701B與室內(nèi)水中重法進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，分析2701B的相關(guān)性，提出在公稱最大粒徑較小瀝青面層密度檢測(cè)中具有較高的精度。徐科采用PQI301檢測(cè)瀝青路面空隙率變化情況，利用擬合優(yōu)度的檢驗(yàn)及偏度、峰度檢驗(yàn)拒絕空隙率分布的正態(tài)假設(shè)。周志剛等利用PQI301無核密度儀與鉆芯后表干法測(cè)試密度（壓實(shí)度）進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，驗(yàn)證PQI301檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)熱再生瀝青路面密度的準(zhǔn)確性和有效性，得出在一定溫度下碾壓遍數(shù)與再生瀝青混合料壓實(shí)度的關(guān)系。

本文依托實(shí)際的瀝青路面工程，針對(duì)碾壓方式、碾壓次數(shù)對(duì)于壓實(shí)度與壓實(shí)溫度的影響，以及溫度與壓實(shí)度的相關(guān)性方面進(jìn)行了詳細(xì)的分析，為無核密度儀在實(shí)際施工中用于施工質(zhì)量控制的可行性提供有力的保障[56]。

1工程簡介

昆明新機(jī)場(chǎng)是國家機(jī)場(chǎng)布局規(guī)劃確定的中國面向東南亞、南亞和連接歐亞的國家大型門戶樞紐機(jī)場(chǎng)，位于云南省昆明市官渡區(qū)長水村附近，在昆明市東北方向，距市中心直線距離約24.5 km，是國家在“十一五”期間惟一新建的大型樞紐機(jī)場(chǎng)。

昆明新機(jī)場(chǎng)一期工程建設(shè)兩條長度為4 000 m，垂直間距為1 950 m的遠(yuǎn)距獨(dú)立運(yùn)行的平行瀝青跑道，其中A跑道寬60 m，B跑道寬45 m，是國內(nèi)首次在大型機(jī)場(chǎng)建設(shè)中采用瀝青道面的跑道，也是綠色昆明新機(jī)場(chǎng)的示范工程之一。跑道兩端有約500 m左右的水泥混凝土道面連接段，跑道中間瀝青段道面長3 410 m，瀝青結(jié)構(gòu)層總厚度為30 cm，兩側(cè)道肩為75 m寬的水泥混凝土。A、B跑道的結(jié)構(gòu)形式見表1和圖1。

表1A、B道面結(jié)構(gòu)形式

A道面結(jié)構(gòu)B道面結(jié)構(gòu)

50 mm SMA13（6%SBS改性殼牌70瀝青）50 mm SMA13（6%SBS改性歡喜嶺AB70瀝青）

65 mm AC20（5% SBS改性歡喜嶺AB70瀝青+0.3%抗車轍劑）65 mm AC20（5%SBS改性歡喜嶺AB70瀝青+0.3%抗車轍劑）

65 mm AC20（端部5%SBS改性歡喜嶺AB70瀝青、中部4% SBS改性歡喜嶺AB70瀝青）65 mm AC20（端部5%SBS改性歡喜嶺AB70瀝青、中部4% SBS改性歡喜嶺AB70瀝青）

100 mm ATB25基層（歡喜嶺AB70瀝青）100 mm ATB25基層（歡喜嶺AB70瀝青）

10～20 mm AC5上鋪土工布10～20 mm AC5上鋪土工布

圖1A、B道面結(jié)構(gòu)

2檢測(cè)指標(biāo)確定

通常，按照形成原因?yàn)r青混凝土道面的非均勻性可分為：集料離析、溫度離析與壓實(shí)不均勻3類。各類非均勻性均表現(xiàn)為瀝青混凝土道面在部分區(qū)域的密度不均勻。為綜合研究瀝青混凝土道面非均勻性類型及成因，進(jìn)而制定合適的質(zhì)量控制措施，現(xiàn)將不均勻性分為如下2類：將混合料中集料的不均勻分布定義為集料離析非均勻性；將溫度離析和壓實(shí)不均勻定義為壓實(shí)非均勻性。本文主要對(duì)壓實(shí)非均勻性進(jìn)行探討。

瀝青混凝土道面壓實(shí)非均勻性產(chǎn)生的原因主要為溫度離析與壓實(shí)不均勻，其表現(xiàn)為部分區(qū)域混合料孔隙率的不均勻性，該區(qū)域由于沒有形成穩(wěn)定的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，極易導(dǎo)致早期病害的產(chǎn)生，如車轍、松散、裂縫等[7]。壓實(shí)非均勻性主要由以下因素導(dǎo)致：一是混合料局部壓實(shí)溫度的降低；二是壓實(shí)機(jī)械組合不合理或壓實(shí)功不足。

3無核密度儀用于瀝青道面壓實(shí)狀況評(píng)價(jià)

壓實(shí)度作為保證瀝青混凝土道面面層結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和使用壽命的重要指標(biāo)，直接影響瀝青混凝土道面的整體強(qiáng)度、穩(wěn)定性以及長期使用的耐久性。傳統(tǒng)的檢測(cè)方法主要為現(xiàn)場(chǎng)鉆心取樣法，由于該法不能較好地模擬現(xiàn)場(chǎng)施工的實(shí)際情況，因此對(duì)指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工有一定的局限性。2701B型無核密度儀作為一種無損檢測(cè)設(shè)備，可在碾壓施工過程中對(duì)路面密度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，因而對(duì)碾壓施工具有極佳的指導(dǎo)意義[8]。

本文對(duì)A跑道中面層進(jìn)行測(cè)試（見圖2），以2701B測(cè)試值反映瀝青面層施工過程中現(xiàn)場(chǎng)壓實(shí)的情況，結(jié)合實(shí)時(shí)測(cè)得的密度數(shù)據(jù)換算出壓實(shí)度，并繪制碾壓遍數(shù)與密度值、碾壓遍數(shù)與溫度的關(guān)系圖進(jìn)行綜合分析。

結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)碾壓施工情況，每間隔60 m選取1個(gè)橫斷面，各橫斷面上間隔25 m選取1個(gè)檢測(cè)點(diǎn)，在不影響施工的每個(gè)橫斷面選取6個(gè)檢測(cè)點(diǎn)。碾壓前用噴漆做直徑約為150 mm的圓弧形標(biāo)記，并確保與上次測(cè)試方向基本保持一致。

對(duì)標(biāo)記檢測(cè)點(diǎn)采用無核密度儀進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試時(shí)，在每次膠輪碾壓2遍之后進(jìn)行一次密度測(cè)試，測(cè)試同時(shí)也要測(cè)試每次碾壓后的平均溫度。待7遍碾壓結(jié)束后整理對(duì)應(yīng)橫斷面

的密度測(cè)試數(shù)據(jù)，分析整個(gè)斷面的壓實(shí)均勻性及溫度隨壓實(shí)遍數(shù)的下降情況。為使研究數(shù)據(jù)具有代表性，本次隨機(jī)選取5個(gè)橫斷面數(shù)據(jù)。

從表2可以看出，隨著碾壓施工的進(jìn)行，測(cè)試溫度逐漸減小，密度逐漸增大，終密度保持在2.37～2.45 g·cm-3范圍內(nèi)，終壓溫度在80 ℃左右。在不同碾壓遍數(shù)下相關(guān)規(guī)律存在一定差異，現(xiàn)對(duì)不同碾壓遍數(shù)下密度與溫度的關(guān)系分析如下。